● 摘要
结构物的入水冲击问题有着广泛的工程背景，在军事和民用领域都具有重要意义。结构物入水是一个动力学过程，并且要碰到动力学问题中的流固耦合问题。先进复合材料的应用是当今世界提高军民机性能与经济性的重要措施之一，由于其优点，已经在航空航天领域得到了越来越广泛的应用。民用飞机为了满足适航条例中对水上迫降的规定，必须针对结构的入水冲击问题加以研究，而随着复合材料在民机上的用量加大，复合材料结构物的入水冲击问题日益凸显出来。复合材料结构的入水冲击问题难度大，成果少，目前在我国的水上迫降研究上开展很不充分。本文以民机的水上迫降为背景，对复合材料圆柱壳的入水冲击问题进行了研究，对复合材料结构物的入水冲击问题有着实际意义。本文利用拉格朗日有限元法和欧拉有限体积法对流固耦合问题进行了计算机求解，同时设计了各种不同复合材料的入水冲击的情况，并给出了算例和结果。前处理采用MSC.Patran完成，求解器采用MSC.Dytran。分别研究了返回舱和圆柱壳的入水冲击问题。首先用数值方法模拟了层合壳的各向同性材料弹性体的入水冲击，并与试验进行了对比，验证了模型的可行性。其次，建立复合材料的壳体模型，并对不同材料组成、不同铺层角度、不同厚度的复合材料模型进行仿真，将结果进行了对比分析，对复合材料的入水冲击问题给出了若干的结论。